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Estimativa do estado de carga de baterias em robôs móveis autônomos / Battery state of charge estimation in autonomous mobile robotsMarcelo Manoel de Oliveira 19 April 2013 (has links)
Cada vez mais robôs móveis autônomos estão sendo utilizados em diversas tarefas e em ambientes com elevado risco para atividades humanas que a paralisação de suas atividades podem gerar outros riscos, perdas e elevados custos. Assim, o estado de carga (SOC) de sistemas de baterias em robôs móveis autônomos é um parâmetro importante na prevenção de uma falha primária nessa aplicação, a ausência de energia. Este trabalho apresenta os métodos existentes na literatura para a determinação do estado de carga de baterias e as tecnologias de baterias disponíveis utilizadas em robôs móveis autônomos ou veículos autônomos guiados. A partir desses estudos foi desenvolvido um modelo de medida, baseado no modelo combinado e foram realizados testes de bancadas para levantamento dos parâmetros e características de três modelos de células de baterias: Lítio Polímero (Li-PO), Níquel-Cádmio (NiCd) e Lítio-Ferro-Polímero (LiFePO4). Com esses parâmetros, aplicou-se o método de estimativa de carga baseado na técnica do Filtro de Kalman Estendido (EKF). Através dos testes, analisou-se comparativamente a resposta do método proposto e a resposta do método OCV e a capacidade de carga real. / Autonomous mobile robots have being increasingly used in various tasks, environments and activities of high risk to human that the stoppage of its activities may generate other risks, losses and high costs. Thus the state of charge (SOC) of battery systems in autonomous mobile robots, is an important parameter to prevent a primary failure in this application, the lack of energy. The paper presents the existing methods in the literature to determine the battery state of charge and battery commercial technologies available used in an autonomous mobile robot or autonomous guided vehicle, from these studies a measurement model based on combined model was developed and testing benches for three cells models on Lithium Polymer Battery (Li-PO), Nickel Cadmium (NiCd) and lithium-iron-Polymer (LiFePO4) batteries were performed for lifting the parameters and apply the battery state of charge method based on the Extended Kalman Filter (EKF) technique. The tests were analyzed in order to observe the comparatively response of the proposed method, the OCV method and Real charge capacity.
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Dimensionamento e gestão de energia solar fotovoltaica para aplicação em sistemas automatizados isolados da rede elétricaBorges, Leandro da Motta 27 September 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-09-27 / Este trabalho apresenta o estudo, dimensionamento e gestão de um sistema solar fotovoltaico isolado da rede elétrica para alimentar cargas de equipamentos de automação industrial. Um exemplo de aplicação são unidades de comando e sinalização ferroviária que, em alguns casos, são comandadas por relés e, mais atualmente, sendo substituídas por Controladores Lógico Programáveis. No sistema solar fotovoltaico isolado, o excedente de energia elétrica produzida nos painéis solares fotovoltaicos é armazenado em baterias eletroquímicas estacionárias de chumbo-ácido para posterior aproveitamento durante o período noturno e de baixa produção de eletricidade. Esse tipo de bateria apresenta efeito de memória, não pode sofrer descarga profunda ou ser submetida a tensões elevadas. Assim, este trabalho visa especificar e dimensionar um sistema solar fotovoltaico para aplicações em cargas de automação industrial isolados da rede elétrica, bem como assegurar elevada vida útil da bateria eletroquímica de chumbo-ácido sem prejudicar o rastreamento de máxima potência dos painéis solares fotovoltaicos. Para isso, uma estratégia de gestão de energia possibilita alterar o controle do conversor CC-CC que realiza a interconexão entre os painéis solares fotovoltaicos e a bateria eletroquímica. Resultados de simulação computacional apontam para o bom desempenho conceitual do sistema e seu potencial para a aplicação pretendida. / This work presents the study, design and management of a stand-alone photovoltaic system to feed industrial automation load. E examples of application are railway signaling unit controls, which in some cases are controlled by electromechanical relays and more currently being replaced by programmable logical controllers. In a stand-alone photovoltaic system, the excess of electricity produced in the photovoltaic panels is stored in lead-acid stationary electrochemical batteries for later use during the night and low electricity production periods. This kind of battery presents memory effect, cannot have deep discharge or be subjected to high voltages. Thus, this work aims to specify and size a solar photovoltaic system for applications in industrial automation loads isolated from the grid, as well as ensuring longer lifetime to electrochemical battery of lead-acid without harming the maximum power tracker of photovoltaic panels. For this, a strategy for changing power management enables the control of DC-DC converter that performs the interconnection of photovoltaic panels and electrochemical battery. Results of computer simulation indicate the good conceptual performance of the system and its potential for the intended application.
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[en] OPTIMIZATION OF BATTERY SWAPPING STATIONS WITH BATTERY HETEROGENEITY, CHARGING DEGRADATION AND PV-OPTION / [pt] OTIMIZAÇÃO DE ESTAÇÕES DE TROCA DE BATERIA COM BATERIAS HETEROGÊNEAS, DEGRADAÇÃO NA CARGA E OPÇÃO FOTOVOLTÁICANICKOLAS GUELLER ROCHA 27 March 2023 (has links)
[pt] Problemas de emissão de gases de efeito estufa vem sido amplamente discutidos nos últimos anos, uma vez que mais de 70 países já se comprometeram
a uma economia neutra em carbono até 2050. A eletrificação dos modais de
transporte tem sido ampliadas seguindo essas metas, onde os Veículos Elétricos (VEs) começam a ganhar participação sobre o mercado de Veículos com
Motor de Combustão Interna (VMCI) por todo o mundo. Além da particular
complexidade na comparação entre VEs e VMCIs, desafios envolvendo a natureza dos VEs e sua integração com as cidades, como a falta de locais públicos
para recarga, também são críticos e interferem no seu desenvolvimento. Nesse
contexto, este trabalho visa estudar o problema de uma Estação de Troca de
Baterias (ETB), uma estrutura onde os usuários de VEs trocam suas baterias
descarregadas por outras totalmente ou parcialmente carregadas. No intuito
de simular as operações diárias do ETB e o cronograma de carregamento das
baterias, um novo modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) é proposto, levando em consideração a heterogeneidade da bateria, o uso de geração
fotovoltaica (PV) local e a degradação da bateria com base no perfil de carregamento. Uma coleção de métricas de operação do ETB é projetada para avaliar
a qualidade da solução do modelo de cronograma proposto. É apresentado um
experimento numérico que compreende quatro estudos de caso baseados em
dados reais dos sistemas de energia e transporte dos EUA, contendo insights
e análises sobre o uso da energia fotovoltaica e da rede, bem como uma comparação financeira do ETB com abordagens de cronograma de benchmarks
relacionados, juntamente de sensibilidades no plano de dimensionamento do
ETB e atendimento a clientes. / [en] Greenhouse gas emissions-related issues have been extensively discussed
in the past years, with over 70 countries already committed to a carbon-neutral
economy by 2050. The electrification of transportation modals has increased
following these goals, where Electric Vehicles (EVs) are starting to take Internal
Combustion Engine Vehicles (ICEV) market share all over the globe. Besides
the particular complexity in comparing EVs and ICEVs, challenges involving
the nature of EVs and their integration with cities, such as the lack of public
locals for charging, are also critical and interfere with their development. In
this context, this work aims at studying the problem of a Battery Swapping
Station (BSS), a structure where the EVs users swap their depleted batteries
for fully or partially charged ones. In order to simulate the BSS daily operations
and batteries charging schedule, a novel Mixed Integer Linear Programming
(MILP) model is proposed, taking into account battery heterogeneity, the
use of local photovoltaic (PV) production and battery degradation based
on charging profile. A collection of BSS operation metrics are designed to
evaluate the solution quality of the proposed scheduling model. A numerical
experiment comprising four case studies based on real data from the US power
and transportation systems is presented, with insights and analyses on the PV
and grid power use, as well as a BSS financial comparison against close-related
benchmark scheduling approaches, together with sensitivities on BSS sizing
plan and costumers attendance.
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